“玉兔”如何适应“广寒宫”?如何自如行走?如何防尘防辐射?专家解读——
14天工作 14天“睡觉”
2013-12-02 01:51:38
综合新华社、法制晚报、解放军报消息 11月26日,国防科工局宣布,备受瞩目的中国首辆月球车——嫦娥三号巡视器,正式定名“玉兔号”。“玉兔号”月球车,将实现中国人与月球首次“零距离接触”的梦想。那么,“玉兔”将如何完成探月之旅呢?专家介绍,玉兔”想要在月球上圆满完成任务,需要闯过五道关。
难关一
14天“黑暗期”
如何熬过?
月球绕地球转一圈需要28天多,月球自转也是28天。这意味着,月球上的一昼夜相当于地球上的28天,月球上的一个夜晚相当于地球上的14天。这意味着在长达近半个月的时间里,月球车无法指望太阳能供电,它究竟要怎样开源节流,才能熬过漫长黑夜?
经历极低温度后,“月夜唤醒”又是一个难题。
应对:太阳能面板+“暖宝”
为此,科研人员为“玉兔”号精心设计了休眠模式——14天工作,14天“睡觉”。
该“睡觉”的时候自动进入休眠状态养精蓄锐,该“起床”的时候又能自动唤醒重新投入工作。这种“日出而作,日落而息”的规律作息,极大地增强了“玉兔”号适应月表恶劣环境的生存能力。
中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任焦维新接受法制晚报》记者采访时表示,对于一些特别娇嫩的设备,车内还专门准备了“暖宝”——月球车将首次使用我国自主研制的原子能电池,接受严寒、酷暑的考验。
难关二
日夜温差高达
330℃,如何适应?
由于月球没有大气层,温度的变化全由阳光直接决定,所以日间最高温度可达150℃,昼夜温差高达330℃;而且因为月壤的热导率极低,即使在日间,只要月球车的一个部件处在阴影下,阴影中与阴影外的温差同样高达300℃,是彻底的“冰火两重天”。
测控系统主任设计师张波介绍,“白天时,月球车的太阳能电池帆板要调整角度,避免被阳光照射得太热。最热的月午,月球车还要进行‘午休’。”张波介绍,“玉兔”号设计寿命为3个月,这意味着其要经历3个月球白天和3个月球黑夜。所有的工作,要在月球时间的“上午”和“下午”完成。
难关三
月球松软灰尘
可能进入设备
月球车在月面“行走”风险重重。由于太阳紫外线辐射的影响,月壤细粒会周期性的升起,而月球重力仅为地球的1/6,月球车行走时更容易带起大量月壤细粒,形成月尘。月尘可能进入甚至覆盖月球车所载仪器设备,一旦附着很难清除。月尘可能引起月球车很多故障,包括机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降等。
应对:控制姿势等方式消除月尘
美国田纳西大学的科学家们提出,利用磁场制作月球空气过滤器的设想。利用多个永久磁铁产生一个巨大的磁场,以吸附空气中的月球尘埃微粒。而关掉过滤器,就能把尘土擦掉。
焦维新表示,月球车会通过控制姿势等方式消除月尘。
难关四
崎岖“月球路”
“玉兔”坎坷行
全程参与研制的主任设计师肖杰说,月球重力是地球的1/6,表面土壤非常松软,凹凸不平,有石块、有陨石坑,还有陡峭的高坡。在这种环境中,月球车既不能打滑,更不能翻车。
应对:有4只“眼睛”,能够自主判断安全避让
肖杰介绍,“玉兔”号有4只“眼睛”,分别是全景相机和导航相机。通过相机观察周围环境,对月面障碍进行感知和识别,然后对巡视的路径进行规划。“玉兔”号对“车轮”的要求极高,最终,“六轮独立驱动,四轮独立转向”的方案,凭借高可靠性和低重量的完美结合胜出。
难关五
遭受多种宇宙
射线辐射
因为缺乏大气,登陆后的月球车将完全暴露在多种宇宙射线下,强烈的电磁辐射可能破坏电子遥控系统,这对接收系统的最大接收功率提出了相当高的要求。
“玉兔”被设计为身披“黄金甲”,是为了反射月球白昼的强光,降低昼夜温差,同时阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射,以支持和保护月球车的腹中“秘器”——红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。